共计 3681 个字符，预计需要花费 10 分钟才能阅读完成。
时序竞态
什么是时序竞态？将同一个程序执行两次，失常状况下，前后两次执行失去的后果应该是一样的。但因为系统资源竞争的起因，前后两次执行的后果有可能失去不一样的后果，这个景象就是 时序竞态。
pause 函数
函数原型：
int pause(void);
函数作用：
过程调用 pause 函数时，会造成过程被动挂起（处于阻塞状态，并被动放弃 CPU），并且期待信号将其唤醒。
返回值：
咱们晓得，信号的解决形式有三种：1. 默认动作；2. 疏忽解决；3. 捕获。过程收到一个信号后，会先解决响应信号，再唤醒 pause 函数。于是有上面几种状况：
① 如果信号的默认解决动作是终止过程，则过程将被终止，也就是说一收到信号过程就终止了，pause 函数基本就没有机会返回；
② 如果信号的默认解决动作是疏忽，则过程将间接疏忽该信号，相当于没收到这个信号，过程持续处于挂起状态，pause 函数不返回；
③ 如果信号的解决动作是捕获，则过程调用完信号处理函数之后，pause 返回 -1，errno 设置为 EINTR，示意“被信号中断”。
④ pause 收到的信号不能被屏蔽，如果被屏蔽，那么 pause 就不能被唤醒。
因为 alarm 函数能够在设定的工夫之后发送 SIGALRM 信号，pause 函数又能够将过程挂起期待信号，则二者联合能够本人写一个 sleep 函数，如下：
1#include <unistd.h>
2#include <signal.h>
3#include <stdio.h>
4
5void sig_alrm(int signo)
6{
7 /* nothing to do */
8}
9
10unsigned int mysleep(unsigned int nsecs)
11{
12 unsigned int unslept;
13
14 signal(SIGALRM, &sig_alrm);
15 unslept = alarm(nsecs);
16 pause();
17
18 return unslept;
19}
20
21
22int main(void)
23{24 while(1){25 mysleep(2);
26 printf("Two seconds passed\n");
27 }
28
29 return 0;
30}时序竞态前导例
在讲时序竞态具体景象之前，咱们先来看一个生存中常见的场景：
想午睡 10 分钟，于是定了个 10 分钟的闹钟，心愿 10 分钟后闹钟将本人叫醒。
失常状况：定好闹钟，午睡，10 分钟后闹钟叫醒本人；
异常情况：定好闹钟，躺下睡觉 2 分钟，被同学叫醒去打球，打了 20 分钟后回来持续睡觉。但在打球期间，闹钟早就响过了，将不会再唤醒本人。
这个例子与之后要讲的时序竞态有很大的相似之处。
时序竞态问题剖析
咱们再回过头来看下面所写的 mysleep 程序。这个函数有可能是上面的时序：
- SIGALRM 默认动作是终止过程，因而咱们要将其捕获，对 SIGALRM 注册信号处理函数；
- 调用 alarm(1)函数定时 1 秒钟；
- alarm(1)调用完结，定时器开始计时。就在这时，过程失去 CPU，进入就绪态期待 CPU（相当于被同学叫醒去打球）。失去 CPU 的形式有可能是内核调度了优先级更高的过程取代了以后过程，使得以后过程无奈取得 CPU；
- 咱们晓得，alarm 函数如果采纳天然定时法的话，定时器将始终计时，与过程状态无关。于是，1 秒后，闹钟定时工夫到，内核向以后过程发送 SIGALRM 信号。高优先级过程尚未执行结束，以后过程依然无奈取得 CPU，持续处于就绪态，信号无奈解决（处于未决状态）；
- 优先级高的过程执行结束，以后过程取得 CPU 资源，内核调度回以后过程执行。SIGALRM 信号递达，并被过程解决；
- 信号处理结束后，返回以后主控流程，并调用 pause()函数，挂起期待 alarm 函数发送的 SIGALRM 信号将本人唤醒；
- 但理论 SIGALRM 信号曾经处理完毕，pause()函数永远不会等到。
解决时序竞态问题
通过以上时序剖析，咱们能够看出，造成时序竞态的起因就是 SIGALRM 信号在过程失去 CPU 的时候就曾经发送过去。为了避免这个景象呈现，咱们能够先将该信号阻塞，将其“抓住”，再在解除阻塞的时候立即调用 pause 函数挂起期待。这样即便在调用 alarm 就失去 CPU，也能够在过程从新取得 CPU 时将抓到的 SIGALRM 信号从新“放进去”，并将之后的 pause 函数唤醒。
但在解除阻塞与 pause 期待挂起信号之间，还是有可能失去 CPU，除非将这两个步骤做成一个“原子操作”。Linux 零碎提供的 sigsuspend 函数就具备这个性能。所以，在时序要求比拟严格的场合下都应该应用 sigsuspend 函数，而非 pause 函数。
函数原型：
int sigsuspend(const sigset_t *mask);
函数作用：
挂起期待信号；
函数参数：
mask，传入参数，sigsuspend 函数调用期间，过程信号屏蔽字由参数 mask 指定。
具体用法：可将某个信号（如 SIGALRM）从长期信号屏蔽字 mask 中删除，也就是在调用 sigsuspend 函数时对该信号解除屏蔽，而后挂起期待信号。但咱们此时曾经扭转了过程的信号屏蔽字，所以调用完 sigsuspend 函数之后，应将过程的信号屏蔽字复原原样。
1#include <unistd.h>
2#include <signal.h>
3#include <stdio.h>
4
5void sig_alrm(int signo)
6{
7 /* nothing to do */
8}
9
10unsigned int mysleep(unsigned int nsecs)
11{
12 struct sigaction newact, oldact;
13 sigset_t newmask, oldmask, suspmask;
14 unsigned int unslept;
15
16 //1. 为 SIGALRM 设置捕获函数，一个空函数
17 newact.sa_handler = sig_alrm;
18 sigemptyset(&newact.sa_mask);
19 newact.sa_flags = 0;
20 sigaction(SIGALRM, &newact, &oldact);
21
22 //2. 设置阻塞信号集，阻塞 SIGALRM 信号
23 sigemptyset(&newmask);
24 sigaddset(&newmask, SIGALRM);
25 sigprocmask(SIG_BLOCK, &newmask, &oldmask); // 信号屏蔽字 mask
26
27 //3. 定时 n 秒，到时后能够产生 SIGALRM 信号
28 alarm(nsecs);
29
30 /*4. 结构一个调用 sigsuspend 长期无效的阻塞信号集，31 * 在长期阻塞信号集里解除 SIGALRM 的阻塞 */
32 suspmask = oldmask;
33 sigdelset(&suspmask, SIGALRM);
34
35 /*5.sigsuspend 调用期间，采纳长期阻塞信号集 suspmask 替换原有阻塞信号集
36 * 这个信号集中不蕴含 SIGALRM 信号, 同时挂起期待，37 * 当 sigsuspend 被信号唤醒返回时，复原原有的阻塞信号集 */
38 sigsuspend(&suspmask);
39
40 unslept = alarm(0);
41 //6. 复原 SIGALRM 原有的解决动作，响应后面正文 1
42 sigaction(SIGALRM, &oldact, NULL);
43
44 //7. 解除对 SIGALRM 的阻塞，响应后面正文 2
45 sigprocmask(SIG_SETMASK, &oldmask, NULL);
46
47 return(unslept);
48}
49
50int main(void)
51{52 while(1){53 mysleep(2);
54 printf("Two seconds passed\n");
55 }
56
57 return 0;
58}可重入函数 / 不可重入函数
一个函数在被调用执行期间尚未调用完结的时候，因为某种时序，该函数又被反复调用，这种状况称为「重入」。如果从信号处理程序返回，则继续执行过程断点处的失常指令序列，从从新复原到断点从新执行的过程中，函数所依赖的环境没有产生扭转，就说这个函数是可重入的，反之就是不可重入的。
如果要将函数做成可重入函数，则函数内不能含有全局变量及 static 变量，也不能应用 malloc、free。
更多精彩内容，请关注公众号 良许 Linux，公众内回复 1024 可收费取得 5T 技术材料，包含：Linux，C/C++，Python，树莓派，嵌入式，Java，人工智能 ，等等。公众号内回复 进群，邀请您进高手如云技术交换群。
最初，最近很多小伙伴找我要Linux 学习路线图，于是我依据本人的教训，利用业余时间熬夜肝了一个月，整顿了一份电子书。无论你是面试还是自我晋升，置信都会对你有帮忙！
收费送给大家，只求大家金指给我点个赞！
电子书 | Linux 开发学习路线图
也心愿有小伙伴能退出我，把这份电子书做得更完满！
有播种？心愿老铁们来个三连击，给更多的人看到这篇文章
举荐浏览：
- 干货 | 程序员进阶架构师必备资源免费送
- 神器 | 反对搜寻的资源网站
